Вся бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Будівництво та ремонт

 Високоміцний бетон


Побут. Господарство. Техніка

 

3. ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ RT НА ЗАКОНОМІРНОСТІ ДЕФОРМУВАННЯ ТА МІЦНІСТЬ БЕТОНУ

 

 

Основне положення теорії деформування та міцності бетону полягає в тому, що зміна різних ділянок діаграми станів при навантаженні бетону пов'язано з появою нових особливостей деформування або зміною міцності матеріалу. До кордону мікроруйнувань Rr спостерігається в основному пружна деформація бетону (головним чином кристалічного скелета цементного каменю і заповнювачів). Деформація повзучості бетону зумовлена часом дії навантаження, а отже, і швидкістю її підйому, без урахування деформацій початкової області. Лінійна повзучість характеризується невеликим викривленням діаграми стиску бетону [103. Подальше навантаження вище R? пов'язано з розвитком мікроруйнувань матеріалу і порушенням його цілісності в мікрооб'ємах.

Межа #? визначає наступ нелінійності повзучості за рахунок накладення на деформації власне повзучості деформацій, пов'язаних з порушенням структури

матеріалу [18]. Саме перевищення /?? обумовлено розвитком нелінійної повзучості (рис. 10). Це виражається в тому, що питомі деформації повзучості (деформації,

З-10% віднесені до одиниці напруг) не зберігають приблизно постійне значення, а починають зростати в міру перевищення рівня кордону мікроруйнувань.

Тривала дія навантаження з напругами, що перевищують Rr, викликає руйнування структури, що відзначається при ультразвукових спостереженнях. Якщо напруги нижче RT (рис. 11), то при тривалій дії навантаження такої інтенсивності безупинно знижується час розповсюдження ультразвукового імпульсу, що вказує на ущільнення матеріалу структури. При напрузі

вище рівня R® виявляються ознаки микроразру-шенйя структури матеріалу. У цьому випадку з ультразвукової кривої спостерігається зростання часу проходження імпульсу через матеріал. Проте якщо величина напруг від довгостроково діючої навантаження не більше, то через деякий час процес розущільнення припиняється, а потім спостерігається зменшення часу поширення імпульсу, тобто настає зміцнення матеріалу. Це зміцнення пов'язано з активізацією процесів гідратації в цементному камені в зонах, де раніше відбувалося порушення структури. Вперше такі явища були виявлені Ю. Н. Хромцем і О. Я. Бергом [16]. З зміцненням матеріалу припиняється розвиток нелінійної повзучості і деформації не переходять в лінійну повзучість.

При рівні напруг вище R? на крайній кромці стиснутої зони бетону згинального або позацентрово стиснутого залізобетонного елемента нейтральна вісь помітно зміщується у зв'язку з викривленням епюри стискаючих напружень бетону внаслідок розвитку пластичних деформацій 2-го роду. Це явище відзначено в дослідженнях Ст. Ст. Дегтерьова і Ю. А. Гагаріна.



При довгостроково діючих напругах, величина яких перевищує JRT, процес утворення дефектів структури безперервно розвивається і збільшується час проходження ультразвукового імпульсу (див. рис. 11). Через деякий час, якщо величина напруги залишалася більш Rr (з урахуванням її підвищення в період витримки навантаження), зразок руйнувався.

Кордон RT визначає область витривалості бетону під дією багаторазово повторюваного навантаження. При рівні напруг вище RT її зразок руйнується при багаторазово повторюваного навантаження. Це положення було встановлено при повторенні навантаження до 14 • 106, а потім і до 40 • 106 [17]. Під час випробування зразків багаторазово повторюваної з навантаженням верхньою межею напруги нижче /?? не виявляються ті зміни в деформаціях і в структурі, які спостерігаються в процесі випробування бетону в області великих напруг.

При великих амплітудах зміни багаторазово повторюваної навантаження Ю. Н. Кардовський спостерігав відхилення ультразвукових кривих, свідчать про разуплотнении матеріалу. Даних про досягнення межі витривалості у цих умовах випробування бетону не є. Спостерігається різниця в величиною залишкових деформацій, які накопичуються в умовах випробування тривалої і багаторазово повторюваного навантаження.

Зв'язок явищ витривалості зі зміною межі Rr спостерігається як при одновісному стисненні бетону, так і при відцентровому стисненні і вигині. В останніх випадках абсолютна величина R® вище, ніж при одновісному стисненні. Такою ж мірою підвищується межа витривалості.

Залишкові напруги, що розвиваються в області рівнів напруг від Rr до R^ при монотонному підйомі навантаження і не пов'язані власне з деформаціями повзучості (лінійна повзучість), відрізняються від пластичних деформацій металу, і їх слід розглядати як пластичні деформації 2-го роду [10]. Пластичні деформації 2-го роду відображають процес мікроруйнувань структури матеріалу і викликають появу вираженої нелінійної повзучості. Вище межі R^ спостерігаються виражені порушення структури бетону, і тому можна говорити про залишкових деформацій в цій області тільки як про псевдопластических. Псевдопластические деформації пов'язані з появою великих поверхонь руйнування і розвитком самоускоренных процесів деформації, що призводять до руйнування зразка при тривалій дії навантаження цієї інтенсивності.

Слід звернути увагу на компоненти повної деформації бетону (рис. 12), яка складається з пружної деформації е1, деформації повзучості е11, пластичних

деформацій 2-го роду еш (вище межі #?), псевдопластических деформацій eIV (вище межі R^-). Є ще одна важлива особливість діаграми стиску бетону» яка полягає в тому, що при першому додатку навантаження на зразок, який до цього не нагружался, виявляється істотна залишкова деформація е0, що характеризується низькими величинами модуля деформацій. Зазвичай при випробуванні бетонних зразків ці деформації не фіксуються, так як вони проявляються в процесі центрування зразка перед наступним випробуванням. Між тим на роботу конструкції, особливо статично невизначуваним, ці деформації впливають.

Можна виділити ділянку діаграми стиску бетону за точкою eIV (рис. 12). В умовах постійної швидкості росту деформацій діаграма такого роду може бути отримана без труднощів. Вказану ділянку діаграми використовується при розрахунку комбінованих згинальних та позацентрово стиснутих елементів конструкцій, в яких наступні елементи бетонуються на раніше встановлених елементах, що знаходяться під навантаженням.

Повний вигляд діаграми стиснення дозволяє пояснити протиріччя в оцінці величини розглянутої деформації бетону. Якщо приймати за граничну деформацію ту її величину, яка відповідає моменту досягнення найбільшої навантаження, т. е. у точці /?пр, то з ростом міцності бетону величина граничної деформації зростає. Якщо вважати за граничну деформацію ту, яка відповідає найбільшою величиною досягнутої в кінці діаграми, то гранична деформація падає з ростом міцності бетону.

В умовах зміни температури в складній структурі цементного каменю і в контактних зонах заповнювача виникають деформації, які можуть мати вирішальний вплив на процеси зародження руйнувань та їх розвитку.

Характер деформування бетону в цих умовах у великій мірою залежить від особливостей розподілу пустот в матеріалі, гелевих утворень цементного каменю, кількості адсорбційно зв'язаної і вільної води. Дані про морозостійкості бетону докладно аналізувалися В. М. Москвіним, М. М. Капкиным, Б. М. Мазуром і А. М. Підвальним. Вони відзначають, що в пропареному бетоні утворюються великі пов'язані між собою пори. Тому морозостійкість бетонів нормального зберігання значно вище. Замерзанням підвищеної кількості води, адсорбційно зв'язаної гідравлічними добавками, можна пояснити зниження морозостійкості бетонів на пуцоланових цементах і шлакопортландцементах у порівнянні з бетонами на алитовых портландцементах.

Морозостійкість бетонів характеризується також деформацією зразків зі зміною температури (рис. 13). Накопичення залишкових деформацій внаслідок неоднорідного зміни матеріалу приводить в остаточному підсумку до його руйнування.

Подібно багаторазово повторюваних навантажень, поперемінне заморожування і відтавання впливає на структуру бетону з більшою інтенсивністю, ніж постійна негативна температура. Крім того, впливає форма зразка. За даними Н. Н. Губоніна і В. М. Каган, в призмах спостерігається більше зниження міцності після циклічних впливів низьких температур, ніж в кубиках. У всіх випадках в бетонах марки 700 міцність знижувалася набагато менше, ніж у бетонах марок 300 і 500.

Наведені результати були отримані при випробуванні бетону з поперемінним вантаженням та відтаванням, але без впливу зовнішньої навантаження. Експлуатовані конструкції з бетону та залізобетону, як правило, знаходяться під впливом силових факторів і одночасного Впливу зовнішнього середовища, з характерними для неї змінами температури, вологості і хімічного складу. В цих умовах опір матеріалу залежить від напруженого стану його конструкції по відношенню до параметричних точках R? і R^.

А. А. Гончаров, досліджуючи спільна дія напруженого стану і поперемінного заморожування і відтавання, прийшов до висновку, що додаток стискаючих напруг інтенсивністю близько Rl До бетону підвищує його опір поперемінному заморожуванню і відтаванню. Це вплив простежується на рис. 14. Криві відповідають настанню руйнування зразка після певної кількості циклів навантаження. Закономірність зміни стійкості зразка при зміні міцності бетону спостерігається на рис. 15. Крива найбільшої стійкості бетону збігається з рівнем RT, зміна якого описується наведеним раніше рівнянням в залежності від міцності бетону.

З подальшим зростанням інтенсивності напружень морозостійкість знижується і при рівні напруг, що відповідають приблизно i?T, морозостійкість стає такою ж, як в ненавантаженому бетону. Ці явища мають прямий зв'язок з діаграмою станів бетону. При напругах вище рівня Rr спостерігається зниження морозостійкості бетону за рахунок його додаткового розущільнення.

При дії розтягуючих напружень спостерігається істотне зниження морозостійкості, особливо в розтягнутій зоні бетону згинальних елементів, що було встановлено в дослідженнях В. М. Москвіна і А. М. Підвального. Це явище пов'язане з процесами мікроруйнування структури бетону при розтягу, починаючи з певної межі напруженого стану.

Кордону, відповідні параметричних точок, слід розглядати як зони певної ширини, що зумовлено природою матеріалу.

З метою оцінки властивостей матеріалу діаграма станів будується на підставі результатів випробування незагружавшегося раніше зразка-призми (відношення сторін бажано 4:1) монотонно зростаючій навантаженням до руйнування. Діаграма станів узагальнено відображає численні параметри матеріалу в умовах напруженого стану. Природно, що бетони, мають різні початкові структури цементного каменю, різні характеристики бетонної суміші та умови твердіння, будуть мати різні діаграми станів. Але бетони однакового складу і структури, піддані ззовні впливу тривалої або багаторазово повторного навантаження, агресивною середовища, поперемінного заморожування і відтавання, температури, будуть мати різні діаграми станів. Аналіз цих діаграм дає більш широку інформацію, ніж, наприклад, аналіз тільки величин динамічного модуля пружності, межі міцності бетону та ін.

Основні зміни діаграм станів (рис. 16) полягають у зміщенні кривої в область зміцнення чи знеміцнення, змін ступеня ущільнення Att матеріалу під навантаженням після різних впливів і зміщень Л/?т параметричних точок.

    

 «Високоміцний бетон» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також: Бетон і будівельні розчини Вихідні матеріали 1.1. Мінеральні в'яжучі речовини 1.2. Заповнювачі 1.3. Вода 1.4. Визначення необхідної кількості матеріалів Будівельні розчини 2.1. Властивості будівельних розчинів 2.2. Види будівельних розчинів 2.3. Приготування будівельних розчинів 2.4. Склади Бетони 3.1. Види бетону 3.2. Властивості бетону 3.3. Приготування бетонного розчину 3.4. Склади 3.5. Шлакобетон 3.6. Опілкобетон